IPC（Inter-Process Communication, プロセス間通信）**とは、コンピュータ内で動作する複数のプロセス（プログラム）間でデータをやり取りする仕組みのことです。現代のオペレーティングシステム（OS）では、各プロセスは独立したアドレス空間を持ち、直接的に他のプロセスのメモリにアクセスできないため、プロセス間でデータを交換するためにIPCが使用されます。
主なIPCの目的
1. データの共有: 複数のプロセス間で情報を共有するため。
2. 同期: プロセス間の実行順序を制御するため。
3. リソースの共有: メモリやファイルといった共有リソースを管理するため。
4. 通知: プロセス間でイベントや状態の変化を通知するため。
IPC通信の方法
1. 共有メモリ (Shared Memory)
• プロセス間で共有可能なメモリ領域を作成し、そこにデータを格納して共有します。
• 高速なデータ通信が可能ですが、アクセス制御や同期処理が必要です。
2. メッセージ通信
• プロセス間でメッセージを送受信してデータを交換する方式。
• 例: メッセージキュー、パイプ、ソケット。
• シンプルで安全性が高い反面、オーバーヘッドが増えることがあります。
3. シグナル
• 特定のイベントを通知するための軽量な手段。
• 主にプロセスの停止、再開、終了などの制御に使用されます。
4. ソケット通信
• ネットワークプロトコル（TCP/IPなど）を利用してプロセス間で通信します。
• 同一のマシン上でもリモートマシン間でも使用可能。
• 高度な柔軟性がありますが、やや複雑です。
5. 名前付きパイプ (Named Pipe)
• 名前が付けられたパイプを使ってデータを一方向または双方向に送受信します。
• 一般的に、親子プロセスや同一ホスト上のプロセス間で使用されます。
6. ソケット対メモリマッピング
• メモリマッピングを活用してデータを共有しつつ、ソケットで補助的な通信を行います。
7. RPC (Remote Procedure Call)
• プロセスがリモートプロセスの関数を呼び出すことで通信する方式。
• 分散システムやマイクロサービスでよく使用されます。
8. DBUS
• LinuxやUnix系OSでのプロセス間通信に特化したメッセージバスシステム。
• 簡単に多対多のプロセス通信を実現します。
IPC通信の例
• オペレーティングシステム:
• UNIX/Linuxでは、fork()で生成された親子プロセス間でパイプを使って通信することが多い。
• Windowsでは、共有メモリや命名パイプ（Named Pipes）が頻繁に使用される。
• Webブラウザ:
• メインプロセス（UIを管理）とレンダラープロセス（ページ描画）がIPCを通じてやり取りする。
• 例: ChromeのChromium IPC。
• データベース管理システム:
• サーバープロセスとクライアントプロセス間の通信にソケットを使用。
IPC通信のメリットとデメリット
メリット
• モジュール性: プロセスを分割することでアプリケーションがより構造化される。
• セキュリティ: プロセス間が分離されることで、直接的なアクセスを防ぐ。
• スケーラビリティ: 分散システムや複数コアを活用した並列処理に適応。
デメリット
• 複雑性: 設計や実装が複雑になることがある。
• オーバーヘッド: データのコピーや同期処理に伴うコストが発生。
• デバッグが困難: 複数プロセス間でのバグを追跡するのが難しい。
